우리가 보는 하늘은 시간에 따라 다채로운 색을 뽐내며 시각적인 즐거움을 선사합니다. 모든 색을 포함한 태양의 가시광선이 지구로 들어올 때, 특정 물체에 부딪혀 반사된 빛만이 우리 눈에 도달하여 그 사물의 색을 결정합니다. 예를 들어 빨간색 필통은 가시광선 중 빨간색 빛만을 반사하기에 우리가 이를 빨간색으로 인지하는 원리입니다. 이처럼 색의 인식은 빛이 물체와 상호작용하여 우리 시각에 포착되는 과정을 거쳐 이루어집니다.

빛이 한 방향으로만 직진할 때는 그 경로를 볼 수 없지만, 입자와 충돌하여 사방으로 빛이 산란하는 현상이 일어나면 비로소 우리 눈에 도달합니다.

지구 대기는 태양 빛을 산란시키는 미세한 입자들로 가득 차 있습니다. 태양이 머리 위에 높게 떠 있는 낮 시간 동안, 이 입자들은 가시광선 중에서도 특히 파란색 계열의 빛을 집중적으로 산란시킵니다. 사방으로 산란된 파란색 빛들이 대기를 가득 채우고 우리 눈에 직접 도달하면서 우리는 하늘을 파란색으로 인식하게 됩니다. 이는 대기 중의 입자들이 파장이 짧은 파란색 빛과 더 활발하게 상호작용하기 때문에 일어나는 현상으로, 맑은 날 우리가 마주하는 파란 하늘의 과학적 실체라고 할 수 있습니다.

해 질 녘이나 새벽녘에 하늘이 빨간색으로 변하는 것은 태양 빛이 통과해야 하는 대기의 두께가 달라지기 때문입니다. 태양이 지평선 가까이 내려가면 빛은 낮보다 훨씬 긴 대기층을 뚫고 관측자에게 도달해야 합니다. 이 긴 여정 동안 파란색 빛은 대기 입자들에 의해 이미 대부분 산란되어 사라져 버리고 맙니다. 반면 산란이 덜 일어나는 긴 파장의 빨간색 빛은 끝까지 살아남아 우리 눈까지 도달하게 됩니다. 결국 우리가 보는 노을은 대기를 끈질기게 통과하여 살아남은 빨간색 빛의 흔적이라고 볼 수 있습니다.